Fisica3 (Eletromagnetismo)

POTENCI
Seção 24-7 Potencial Produzido por um Grupo de
Cargas Pontuais
@ Quando o ônibus espacial atravessa a ionosfera da Terra, formada
por gases rarefeitos e ionizados, o potencial da nave varia de
aproximadamente - 1,0 V a cada revolução. Supondo que o ônibus
espacial é uma esfera com 10 m de raio, estime a carga elétrica recolhida
a cada revolução.
@ Determine (a) a carga e (b) a densidade superficial de cargas
de uma esfera condutora de 0,15 m de raio cujo potencial é 200 V
(considerando V= O no infinito).
@ considere uma carga pontual q = 1,0 µ,C, o ponto A a uma
distância d 1
= 2,0 m de q e o ponto B a uma distância d 2 = 1,0 m
de q. (a) Se A e B estão diametralmente opostos, como na Fig.
24-3la, qual é a diferença de potencial elétrico V,1 - V 8 ? (b) Qual
é a diferença de potencial elétrico se A e B estão localizados como
na Fig. 24-3 lb?
•~d-2~;i;~r11- -~• L r11~·
B q A q
A
(a)
Figura 24-31 Problema 14.
••15 Uma gota d'água esférica com uma carga de 30 pC tem um
potencial de 500 V na superfície (com V = O no infinito). (a) Qual
é o raio da gota? (b) Se duas gotas de mesma.carga e raio se combinam
para formar uma gota esférica, qual é o potencial na superfície
da nova gota?
~ A Fig. 24-32 mostra um arranjo retangular de partículas carregadas
mantidas fixas no lugar, com a = 39,0 cm e as cargas indicadas
como múltiplos inteiros de q 1 = 3,40 pC e q 2 = 6,00 pC. Com
V= O no infinito, qual é o potencial elétrico no centro do retângulo?
(Sugestão: examinando o problema com atenção, é possível reduzir
consideravelmente os cálculos.)
Figura 24-32 Problema 16.
B
i
r4
+2q1 +4q2 - 3q1
t - - -ª- - - -e- - - a----,
1 1
1 1
la
ai
1 1
1 1
1 a a 1
•-------•-------•
-qi +4q2 +2q1
~
••17 Na Fig. 24-33, qual é o potencial elétrico no ponto P devido
às quatro partículas se V= O no infinito, q = 5,00 fC e d=
4,00 cm?
(b)
-q
+q d/
\ / ~
\(d -q
p•
•• 18 A Fig. 24-34a mostra duas partículas carregadas. A parti
1, de carga q 1 , é mantida fixa no lugar a uma distância d da origem.
A partícula 2, de carga q 2 , pode ser deslocada ao longo do eixo x.
A Fig. 24-34b mostra o potencial elétrico V na origem em função
da coordenada x da partícula 2. A escala do ei xo x é definida por
x, = 16,0 cm. O gráfico tende assintoticamente para V = 5,76 X
10- 1 V para x ~ oo. Qual é o valor de q 2 em termos de e?
y
+t-·
o
2
(a)
>
l'-
1
Figura 24-34 Problema 18.
~
-10
•• 19 Na Fig. 24-35, partícul as de cargas q 1 = + Se e q 2 = - lSe são
mantidas fixas no lugar, separadas por uma distância d = 24,0 cm.
Considerando V = O no infinito, determine o valor de x (a) positivo
e (b) negativo para o qual o potencial elétrico do eixo x é zero.
••20 Na Fig. 24-35, duas partículas de cargas q, e q 2 , estão separadas
por uma distância d. O campo elétrico produzido em conjunto
pelas duas partículas é zero em x = d/4. Com V= O no infinito, determine,
em termos de d, o(s) ponto(s) do eixo x (além do infinito)
em que o potencial elétrico é zero.
y
(b)
~ X
l~d~
Figura 24-35 Problemas 19, 20 e 97.
Sefião 24-8 Potencial Produzido por um Dipolo Elétrico
@ A molécula de amoníaco (NH 3 ) possui um dipolo elétrico permanente
de 1,47 D, onde 1 D = 1 debye = 3,34 X 10- 3 ° C · m.
Calcule o potencial elétrico produzido por uma molécula de amoníaco
em um ponto do eixo do dipolo a uma distância de n .,QJl.._m ..
(Considere V= O no infinito.)
••22 Na Fig. 24-36a, uma partícula de carga +e está inicialmente
no ponto z = 20 nm do eixo de um dipolo elétrico, do lado positivo
do dipolo. (A origem do eixo zé o centro do dipolo.) A partícula é
deslocada em uma trajetória circular em tomo do centro do dipolo
até a coordenada z = - 20 nm. A Fig. 24-36b mostra o trabalho W"
realizado pela força responsável pelo deslocamento da partícula em
fun ção do ângulo e que define a localização da partícula. A escala
do eixo vertical é definida por W , 0
= 4,0 X 10- 30 J. Qual é o módulo
do momento do dipolo?
z
Figura 24-33 Problema 17.
d
\
+q @
(a)
(b)
Figura 24-36 Problema 22.